[發(fā)明專利]汽輪機(jī)葉輪自由鍛造雙凸成形工藝

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210034069.7
• 申請(qǐng)日: 2012-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN102528403A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許寅生;葉君芳;徐永華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德謙杭重鍛造有限公司
• 主分類號(hào): B23P15/02
• 分類號(hào): B23P15/02;B21J5/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱加工領(lǐng)域，特別是關(guān)于汽輪機(jī)葉輪自由鍛造雙凸成形工藝。

技術(shù)背景

汽輪機(jī)葉輪是汽輪機(jī)中受力最重的零件。汽輪機(jī)葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的線速度高達(dá)200～300m/s，將承受很大的切向和徑向應(yīng)力、運(yùn)行中的震動(dòng)應(yīng)力和內(nèi)外輪緣溫度梯度造成的熱應(yīng)力、葉輪熱壓配合在主軸上的徑向切向張力等。因而要求葉輪有高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。因而對(duì)葉輪鍛造過程提出很高的要求。

常規(guī)的汽輪機(jī)葉輪的鍛造是在專用設(shè)備上采用模型鍛造方法(像二重集團(tuán)萬航模鍛廠是在100噸-米對(duì)擊錘上生產(chǎn))進(jìn)行的；業(yè)界通常認(rèn)為葉輪只有在模膛中經(jīng)過十幾次的鍛打才顯得結(jié)實(shí)。但葉輪鍛件最終得經(jīng)過一系列的檢測(cè)：超聲波檢測(cè)其內(nèi)在質(zhì)量(即所謂結(jié)實(shí))、力學(xué)性能試驗(yàn)，金相檢測(cè)等才得以評(píng)定驗(yàn)收。

模型鍛造的優(yōu)越性在于大批量生產(chǎn)時(shí)可以節(jié)省原材料。但汽輪機(jī)葉輪外形尺寸種類繁多，而每一種尺寸的數(shù)量并不多，為了節(jié)省模具費(fèi)用，只好將相近尺寸的若干品種共用一種模具，這樣使節(jié)省材料的優(yōu)越性大為遜色。而且整個(gè)工藝流程是需要多道工序相互配合完成：水壓機(jī)開坯-鋸床下料-模鍛設(shè)備模鍛；涉及的設(shè)備較多，投資較大(特別是模具的投資較大)，導(dǎo)致制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種汽輪機(jī)葉輪的鍛造工藝的改進(jìn)，該工藝具有質(zhì)量好、合格率高以及成本低的特點(diǎn)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：汽輪機(jī)葉輪自由鍛造雙凸成形工藝，依照以下步驟進(jìn)行：

1)下料：根據(jù)葉輪的重量，計(jì)算所需坯料的重量并且鋸切下料，得到長(zhǎng)方體的坯料；

2)加熱：加熱升溫到1260-1300℃，保溫2-4小時(shí)；

3)倒棱：在水壓機(jī)上將坯料倒棱成軸線為豎直方向的八角形；或者采用連鑄圓坯；

4)鐓出第一凸臺(tái)：先初步鐓粗降低坯料的高度，然后把上述坯料移入制有錐形模腔的通用胎模中繼續(xù)鐓粗，同時(shí)在坯料的底部鐓出第一凸臺(tái)；

5)鐓出第二凸臺(tái)：在坯料頂面放置一圓環(huán)，并通過水壓機(jī)鐓出坯料頂部的第二凸臺(tái)；接著利用水壓機(jī)砧子對(duì)第二凸臺(tái)的周邊部位不斷鐓壓，使其展寬為葉輪的輪緣；

6)沖孔：用沖頭沖制出穿越過兩個(gè)凸臺(tái)的軸孔；

7)修正成形：用通用芯棒穿住軸孔滾輪緣、校平成形。

所需坯料重量G的計(jì)算公式為：G＝(S+0.33g)(1+0.03)

式中：S為成品汽輪機(jī)葉輪的重量

g為與該葉輪的軸孔體積相等的坯料重量。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用自由鍛工藝，因而能夠一火次鍛造成形，既降低了鍛造時(shí)間(耗時(shí)15分鐘內(nèi)；如采用圓形連鑄坯10分鐘即可)，又保證了鍛造質(zhì)量(鍛后葉輪經(jīng)超聲波檢測(cè)完全滿足葉輪鍛件的技術(shù)要求，且合格率達(dá)99％以上)；更重要的是，由于無需模型鍛造所需的各類規(guī)格的模具以及相應(yīng)的設(shè)備投資，因而顯著降低了制作成本(節(jié)約成本40％以上)，具有極為明顯的經(jīng)濟(jì)效益；目前已占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)葉輪鍛件市場(chǎng)的65％。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的汽輪機(jī)葉輪的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明步驟3)中倒棱后的八角形坯料主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明步驟3)中倒棱后的八角形坯料俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明步驟4)中坯料的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是經(jīng)過本發(fā)明步驟4)后的坯料主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明步驟5)中采用的通用胎模的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是經(jīng)過本發(fā)明步驟6)后的坯料主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明步驟6)中采用的圓環(huán)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是經(jīng)過本發(fā)明步驟7)后的汽輪機(jī)葉輪鍛件的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，汽輪機(jī)葉輪自由鍛造雙凸成形工藝，依照以下步驟進(jìn)行：

1)下料：按照汽輪機(jī)各級(jí)葉輪的要求使用不同的合金鋼種；接著根據(jù)汽輪機(jī)葉輪的重量計(jì)算坯料的重量，然后鋸切下料，得到長(zhǎng)方體的坯料；所需坯料重量G的計(jì)算公式為：G＝(S+0.33g)(1+0.03)；

式中：S為成品汽輪機(jī)葉輪的重量；

g為與該葉輪的軸孔體積相等的坯料重量。

2)加熱：加熱升溫到1260-1300℃，保溫2-4小時(shí)。

3)倒棱：把長(zhǎng)方體坯料橫向放在水壓機(jī)的下砧子表面；然后用操作機(jī)抓住坯料的一端并轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，利用水壓機(jī)的上下砧子的壓力將坯料的方角壓平，使坯料輪廓形成八角形(如圖2、圖3所示)；(也可直接采用連鑄圓坯；用連鑄圓坯可省略倒棱工步)。